水平弹性双参数位移谱模型

为了得到可供基于位移抗震设计使用的水平弹性位移谱,首先采用CampbellBozorgnia地面运动预测方程,研究了矩震级、断层距和场地类别对水平弹性位移谱的影响;然后指出了我国《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010中设计反应谱存在的问题;最后针对设计反应谱的不足,提出了包含场地地震动峰值加速度和速度的水平弹性双参数位移谱模型.研究表明:位移谱平台段起始周期是确定位移谱谱形的重要参数,其主要受矩震级的影响,随矩震级的增加而显著增加;场地地震动峰值速度与峰值加速度之比与矩震级存在正的强相关性,矩震级的影响可以通过在位移谱模型中包含该比值来体现;本文提出的双参数位移谱能较好地拟合实际强震记录位移谱;提供每一设防水准的地震动峰值加速度和速度区划图,并在抗震规范中给出每一设防水准的各类场地地震动峰值加速度和峰值速度的场地放大系数,可在规范中实现本文提出的双参数位移谱模型.本文的研究结果可为我国抗震设计规范的制订和修改提供参考.     

近断层地震的加速度峰值比和反应谱分析

以近年来发生的主要地震中获得的大量地震记录为基础,并按照断层距和场地进行了分类.对竖向加速度与水平向加速度记录的峰值比的统计分析表明,近断层(断层距为0～15 km)和中等断层距(断层距为15～30 km)实际地震记录的加速度峰值比的统计结果大于我国现行抗震规范的取值,远断层(断层距为30～60 km)记录的加速度峰值比的统计结果接近于我国现行抗震规范的规定;对水平加速度记录的反应谱统计分析表明,硬场与中等场记录计算的动力放大系数均值谱在大于0.2 s的周期范围内高于我国现行抗震设计规范的谱值,而与UBC97的设计谱值相当,我国现行规范的设计谱应用于近断层地区的硬场和中等场可能偏于不安全;软场记录计算的动力放大系数均值谱与我国现行设计规范的谱值相当,而远小于UBC97的设计谱值,UBC97规范的软场设计谱可能偏于保守.     

统计意义一致的弹塑性设计位移谱

在统计意义上设计反应谱通常表示多条地震波反应结果的平均,利用等廷性强度折减系数谱对弹性设计位移谱进行折减间接建立的弹塑性设计位移谱,在这方面与弹性设计位移谱并不能很好对应．为此基于3类场地各20条地震波的统计分析。研究了利用等延性强度折减系数谱间接建立的弹塑性位移谱与统计平均的弹塑性位移谱的偏差．结果发现前者会导致偏于危险的结果,特别是对软弱场地和位移延性系数大于4时．通过对国内外学者建议的6组等廷性强度折减系数谱的比较分析,以精度较高的Vidic等建议的强度折减系数谱为准。并在间接方法中引入与位移延性系数、场地条件及结构周期相关的修正系数,建议了与弹性设计位移谱统计意义一致的弹塑性设计位移谱．     

位移谱阻尼调整系数模型研究

基于408条地震地面运动记录的统计分析,首先研究了地震动持时、矩震级、断层距和场地类别等对阻尼调整系数的影响,然后采用非线性回归分析提出了能体现持时和矩震级影响的阻尼调整系数模型.研究结果表明:持时和矩震级对阻尼调整系数有显著的影响,而断层距和场地类别影响较弱;阻尼调整系数相对于阻尼比存在异方差性;持时的影响可以通过在模型中包含线性震级项来体现.本文所提出的包含线性矩震级项的阻尼调整系数模型既能体现矩震级的影响,也能间接地体现地震动持时对阻尼调整系数的影响;模型的标准差能体现阻尼调整系数相对于阻尼比的异方差性.本文的研究结果可直接用于阻尼比为5%的位移谱衰减模型,也可为我国抗震设计规范的制订和修改提供参考.     

远场地震动作用下泛旗帜型模型的等延性弹塑性位移谱

为获得自复位结构泛旗帜型模型的等延性弹塑性位移谱,将269条隶属于3类不同场地的远场地震动分别输入自编的位移谱计算程序中,分析计算结果以获得与标准化周期、延性系数、场地类别、耗能系数相关的单自由度泛旗帜型模型的等延性弹塑性位移谱.研究结果表明,通过周期标准化,位移谱曲线更加平滑,离散性显著减小.当标准化周期在[0.10,0.75]内时,位移谱谱值与延性系数呈正相关关系,当标准化周期在[0.75,3.0]内时,两者呈负相关关系.延性系数大于4时,其对位移谱的影响可忽略.标准化位移谱中,Ⅱ、Ⅲ类场地地震动的位移谱值差异较小,而I、Ⅱ类场地地震动的位移谱值在周期较小时差异较大.位移谱谱值随耗能系数的增大而减小,综合考虑耗能能力与效率,耗能系数建议取值为0.5.     

长周期随机地震作用下超大跨斜拉桥的行波效应分析

从各个国家和地区的地震记录库中寻找出一些具有良好记录质量和基本场地资料的强震记录,并从中挑选出较为典型的长周期地震波,对比分析了不同场地条件下长周期地震波和普通地震波的平均加速度反应谱及其规范形式的分段拟合曲线.选取软土场地拟合反应谱作为目标反应谱,用迭代方法求取与目标反应谱相对应的功率谱密度函数,分析了基于长周期地震动加速度功率谱密度的特点.在此基础上,以某超大跨斜拉桥结构为背景,利用ANSYS软件建立三维有限元分析模型,分别以文中拟合的长周期地震动功率谱密度和普通地震动功率谱密度作为输入,采用直接求取位移的改进虚拟激励法,对超大跨斜拉桥结构进行了不同视波速下的行波效应分析.结果表明:长周期地震动功率谱密度的卓越频率明显低于普通地震动功率谱密度的卓越频率.长周期地震动功率谱作用下的桥梁左桥塔顶、右桥塔顶和桥面板跨中节点的位移响应功率谱值均明显大于普通地震动功率谱作用下的结果,桥梁塔顶位移响应功率谱均呈双峰分布.在本文算例中,考虑行波效应使超大跨斜拉桥结构的位移响应和弯矩响应结果有所减小.     

地表硬盖层厚度对场地地震反应的影响分析

基于某核电站场地工程地质资料,构建了5个硬盖层厚度不同的工程地质剖面,并结合分层岩土体的动静力参数值建立了5个一维分析模型,应用一维土层地震反应等效线性化方法分析了硬盖层厚度对场地地表峰值加速度与反应谱的影响,分析结果表明:硬盖层导致场地地表峰值加速度小于地震动输入峰值加速度,具有显著的隔震效应;不同硬盖层厚度对地表峰值加速度及其与输入峰值加速度比具有显著影响,总体呈现随硬盖层厚度增加而减小的趋势;对于一定的硬盖层厚度,随输入峰值加速度增加峰值比变化不大,说明输入峰值加速度增加未引起各分析模型的非线性效应显著差异;对于同一输入峰值加速度水平下,硬盖层厚度越大,对地表加速度反应谱的影响频带越宽,6. 0s以上周期的各模型加速度反应谱差异不明显,且随周期逐渐变长,反应谱基本接近,而6. 0s以下周期范围内的反应谱值差异较明显.     

近断层地震下层间隔震结构楼层反应谱

近断层地震动富含长周期、大峰值的速度脉冲的特性,而目前对近断层地震动作用下非结构构件动力响应的研究较少.本文对一个5层钢框架结构进行非隔震与层间隔震振动台试验和ABAQUS有限元模拟,研究表明:(1)结构设置隔震层,能明显降低屋面楼层加速度反应β_(ac)谱谱值,谱值随着隔震层的升高而增大;同时增大了屋面楼层位移反应β_d谱谱值,随着隔震层设置位置的升高,谱值大幅度减小.(2)与抗震和隔震结构的自振周期有相近脉冲周期的地震波能明显增大屋面楼层位移反应β_d谱和屋面楼层加速度反应β_(ac)谱谱值;非隔震与隔震结构屋面楼层加速度反应β_(ac)谱和楼层位移反应β_d谱主要峰值周期与主体结构基本自振周期接近.(3)近断层地震波与结构周期比值越近,断层距越小,有脉冲作用,屋面楼层加速度反应β_(ac)谱和楼层位移反应β_d谱谱值越大.     

长周期地震动弹塑性反应谱的参数影响

根据长周期地震动的频谱特性,从日本强震数据网K-NET和KiK-net中,合理挑选了47条长周期地震动记录,研究长周期地震动与普通地震动的弹性反应谱的区别.结果表明:长周期地震动加速度谱的卓越周期和长周期段的谱值都明显大于普通地震动的,且其弹性位移谱的谱值比普通地震动的大很多.在此基础上,对长周期地震动弹塑性反应谱(加速度谱、位移谱、残余位移谱、强度折减系数谱)进行全面的参数影响研究,得到地震动特性(场地土质、震中距、地震动峰值加速度)和恢复力模型动力参数(屈服后刚度比、阻尼比、位移延性系数)等因素对长周期地震动弹塑性反应谱的影响规律,为长周期地震动弹塑性设计反应谱的最终建立提供有益参考.     

震中矩对水平向能量持时的影响分析

详细的分析了震中矩对持时的影响,其中持时是以70%能量持时为研究对象.利用美国强震记录,在Ⅱ类场地上,对震级和震中矩进行分组,研究在每一组内的平均能量持时,进而得出持时与震中矩之间的关系.通过研究发现,随着震中矩的增大,持时相应的变长,但是当震级较大时(7级),持时有变短的趋势;同时震中矩对持时的影响在两水平方向上都是非常明显的,总体而言东西向的值要大于南北向的值,表现出较强的方向性.     

软土对基岩峰值加速度的放大作用

以美国西部地震观测数据资料为基础,分别建立了基岩和深冲积层场地的峰值加速度衰减规律,探讨了深冲积层对基岩峰值加速度的放大作用.结果表明,美国2003版NEHRP规范对D类和E类场地的放大作用可能明显高估.     

超高层建筑结构风致振动的动力参数敏感性研究

以广州珠江城为例,分析了超高层建筑结构风致振动对于阻尼比和峰值因子取值的敏感性.结果表明:一方面,结构的顶部加速度响应及基底倾覆弯矩响应均随阻尼比的增长呈负指数衰减规律,极端情况下,阻尼比取0.01的加速度响应计算结果比阻尼比取0.04的工况大100%以上;另一方面,由横风向涡激振动引起的基底倾覆弯矩响应对阻尼比的敏感...     

惰行工况下汽车列车横向稳定性分析

建立包含可变鞍座阻尼力矩的汽车列车数学模型,采用轻微制动与施加转向轮横向扰动来模拟汽车列车的惰行工况。仿真分析了该工况下系统横摆加速度和横摆角速度等运动参数的变化响应,并初步探讨了施加鞍座阻尼力矩对横向稳定性的改善作用。研究结果表明:横向扰动是产生系统摆振的主要因素,施加适当的鞍座阻尼力矩可有效改善系统横向稳定性。     

结构动力分析中的阻尼模型研究

阻尼是结构振动中的基本特性之一,是结构抗震分析中一个重要的因素.结构在不同振型的阻尼比会有所不同,这是因为在结构的阻尼耗能主要是摩擦耗能的情况下,摩擦耗能取决于楼层和楼层之间的相对位移,不同的振型所表达的楼层间的相对位移不一样,当然每个振型的阻尼比也会不一样,现行抗震规范把所有振型的阻尼比取为相同常数的做法不尽合理.探讨了在低幅值震动和强震中合理阻尼比的取值,通过其他各阶振型阻尼比与基本振型阻尼比的关系,提出了在结构动力时程分析中较为合适的瑞利阻尼模型以及推动阻尼研究需要解决的几个问题.     

新疆克孜尔坝址设定地震研究

以新疆克孜尔坝址为研究对象,综合确定性和概率地震危险性分析方法的优点,依据最大贡献和构造一致原则,提出了基于有效峰值加速度(EPA)的设定地震方法,给出了新疆克孜尔坝址100a超越概率为2％的设定地震参数——震级、震中距和反应谱．该设定地震反应谱介于一致概率反应谱和规范标准反应谱之间,克服了一致概率反应谱和规范标准反应谱的不足,证实了设定地震方法的合理性．     

考虑气动阻尼的浮式风机频域响应分析

分析了气动阻尼对浮式风机频域响应的影响.选取美国可再生能源实验室(NREL)提出的5兆瓦(MW)浮式风机模型作为算例,利用气动阻尼计算方法建立气动阻尼矩阵,再基于三维势流理论计算浮式平台的水动力系数,并将系泊系统视为线性弹簧以考虑其刚度,最后在频域内分别建立并求解考虑与不考虑气动阻尼两种情况下的浮式风机刚体运动方程.利用求解频域方程得到的幅频响应算子(response amplitude operators,RAOs)及结合JONSWAP海浪谱得到的响应谱,在频域内分析了气动阻尼对浮式风机刚体运动的影响.结果表明:作业工况下气动阻尼能有效地降低纵荡和纵摇运动RAOs的峰值,且能在一定范围内减小对应自由度上响应谱的幅值和零阶矩.     

巨形大震与全球变化

所指的巨形大震是指发震断层极长、断层面积甚大和矩震级Mw为9级和9级以上的地震。这种大震的发生不但与北半球和中国的气候降温有一定相关性,而且与中国的特大洪灾也有一定关系。2004年印尼巨形Mw9.0级大震已给我们提出了警告。     

基岩场地强地面运动加速度反应谱统计特征

根据强地面运动加速度数据，采用经验地震动衰减关系公式，利用回归统计分析的方法，研究竖向和水平向加速度反应谱的关系，统计分析结果表明竖向地震动与水平向地震动的关系比较复杂，不同周期竖向与水平向加速度反应谱的比值受震级和震中距的影响不同，用水平向加速度反应谱按简单的系数折算成竖向加速度反应谱的做法应慎重。